JP5683926B2 - コンクリート及びコンクリートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はコンクリート及びコンクリートの製造方法に関する。

コンクリート等のセメント硬化体に使用される材料は、わが国のマテリアルフローの半分近くを占めている。また、建設業からの廃棄物量は、全産業廃棄物量の約２０％を占めており、そのうちの約４０％が解体コンクリート塊である。

解体コンクリート塊の再利用率は９０％前後の高い値を示しているが、大部分が解体コンクリート塊を破砕して道路の路盤材に使用するものであり、解体コンクリート塊から、骨材やセメントを再生して循環させる形のリサイクルはほとんど実施されていない。更に、公共工事の減少により、道路建設は急速に縮小しつつあり、路盤材への利用によるリサイクルは困難となりつつある。
これらの背景から、例えば、解体コンクリート塊に含まれている骨材やセメント硬化体を、それぞれコンクリート用の骨材やセメント原料として再生利用する技術が求められている。

解体コンクリート塊を粉砕し、粗骨材及び細骨材を回収して再生利用する技術としては、例えば、特許文献１がある。
しかし、特許文献１は、粗骨材及び細骨材を回収する際に発生する、セメント硬化体の粉末の回収及び再生利用については、開示されていない。解体コンクリート塊の有効活用の観点から満足できるものではない。

ここに、粉末の再生利用に際しては、粉末中に反応性の高いセメント成分と、反応活性のない骨材成分が混在しており、反応活性のない骨材成分の含有量の方が多く、しかもその割合が一定しないことから、再生利用が進んでいないのが現状である。

セメント成分をセメント原料としてリサイクルすれば、従来のセメント原料とは異なり、原材料の石灰石（ＣａＣＯ_３）から二酸化炭素を除去した粉末であるため、原料からの二酸化炭素の排出を大幅に抑制することができる。例えば、全ての石灰石原料を微粉末でまかなう事ができれば、セメント製造時の二酸化炭素排出量を、セメント１トン当り７５０ｋｇ／ｔｏｎから３００ｋｇ／ｔｏｎ（焼成エネルギー由来の二酸化炭素）近くへと、約６０％削減することが可能となる。

特許第４１５２５５７号公報

本発明は、上記事実に鑑み、解体コンクリート塊からコンクリート原料を再生する方法、及び、それらで製造されるコンクリートを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係るコンクリートの製造方法は、解体コンクリート塊を、粗骨材と細粒に分離する第１分離工程と、前記細粒を、細骨材と微粉に分離する第２分離工程と、前記微粉を、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、それ以外の骨材粉末に分離する第３分離工程と、前記粗骨材、前記細骨材及び前記微粉末に、高炉スラグ微粉末、石膏微粉末及び水を混合してコンクリートを製造する工程と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、第１分離工程により、解体コンクリート塊が粗骨材と細粒に分離され、第２分離工程により、細粒が細骨材と微粉に分離され、第３分離工程により、微粉が骨材粉末と微粉末に分離され、それぞれが回収される。そして、解体コンクリート塊から回収された、粗骨材、細骨材、及び微粉末に、高炉スラグ微粉末、石膏微粉末及び水を混合することでコンクリートが再生される。

即ち、解体コンクリート塊からセメント原料、及びコンクリート原料を回収してコンクリートを再生することができる。このとき、セメントの製造工程を経ることなく、コンクリートを製造するができる。この結果、セメントの保管ヤードが不要になる。また、コンクリートの完全に近いリサイクルが実現できる。

請求項２に記載の発明に係るコンクリートの製造方法は、解体コンクリート塊を、粗骨材と細粒に分離する第１分離工程と、前記細粒を、細骨材と微粉に分離する第２分離工程と、前記微粉を、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、それ以外の骨材粉末に分離する第３分離工程と、前記微粉末に高炉スラグ及び石膏を加えてセメントを製造する工程と、前記セメントに、前記粗骨材、前記細骨材、及び水を混合してコンクリートを製造する工程と、を有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、第１分離工程により、解体コンクリート塊が粗骨材と細粒に分離され、第２分離工程により、細粒が細骨材と微粉に分離され、第３分離工程により、微粉が骨材粉末と微粉末に分離され、それぞれが回収される。また、回収された微粉末に、高炉スラグ及び石膏を加えて粉砕、混合することでセメントが製造される。

そして、解体コンクリート塊から回収された粗骨材、細骨材、及びセメントに水を混合することでコンクリートが製造される。
即ち、解体コンクリート塊からセメント原料、及びコンクリート原料を回収してコンクリートを製造することができる。その結果、コンクリートの完全に近いリサイクルが実現できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のコンクリートの製造方法において、前記コンクリートを製造する工程においては、普通ポルトランドセメントが更に混合されていることを特徴としている。
これにより、微粉末のアルカリ活性成分量が少量であったとしても、また、微粉末のアルカリ活性が不安定であったとしても、再生されるコンクリートの品質が安定する。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のコンクリートの製造方法において、前記セメントを製造する工程においては、普通ポルトランドセメントが更に混合されていることを特徴としている。
これにより、微粉末のアルカリ活性成分量が少量であったとしても、また、微粉末のアルカリ活性が不安定であったとしても、再生されるセメントの品質が安定する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法において、前記第２分離工程は、遊星ミル型処理装置を用いて前記細粒を、粒径が０．６ｍｍ以上の前記細骨材と、粒径が０．６ｍｍ未満の前記微粉に分離し、前記第３分離工程は、遠心式分級装置を用いて、前記微粉を累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、それ以外の骨材粉末に分離することを特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、第２分離工程は遊星ミル型処理装置を用いて、細粒を粒径が０．６ｍｍ以上の細骨材と、粒径が０．６ｍｍ未満の微粉に分離する。また、第３分離工程は遠心式分級装置を用いて、微粉を累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、それ以外の骨材粉末に分離する。
これにより、表面に付着した微粉が除去され再利用が可能となった細骨材と、所定粒径範囲内にあり反応性が高い微粉末（セメント成分）を回収することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法において、前記微粉末には、ＣａＯとＳｉＯ_２が質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）で０．６以上３．０以下の割合で含まれていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、微粉末には、ＣａＯとＳｉＯ_２が質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）で０．６以上３．０以下の割合で含まれている。
これにより、微粉末が、アルカリ刺激効果を効果的に発揮することが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法において、前記第２分離工程及び前記第３分離工程は、不活性ガス雰囲気下、又は二酸化炭素遮断雰囲気下で行なわれることを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、不活性ガス雰囲気下、又は二酸化炭素遮断雰囲気下で第３分離工程が行なわれる。
これにより、微粉及び微粉末に含まれる水酸化カルシウムと、空気中の二酸化炭素との反応が防止され、アルカリ性となった微粉を、中性化することなく、アルカリ性を保持したまま回収できる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法において、前記解体コンクリート塊が、原子力発電所の解体コンクリートのうち、非放射化コンクリートを解体したコンクリート塊であることを特徴としている。
これにより、原子力発電所の解体コンクリートの再利用が図れる。この結果、原子力発電所の敷地内で、コンクリートの完全に近いリサイクルが実現でき、社会に不要な不安を与えずに改築工事を推進できる。

請求項９に記載の発明に係るコンクリートは、破砕された解体コンクリート塊から、細粒を分離させて回収された粗骨材と、前記細粒から、表面に付着した微粉を分離させて回収された細骨材と、前記微粉から、質量の異なる骨材粉末を分離させて回収された、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、高炉スラグ微粉末と、石膏微粉末と、水と、を混合したことを特徴としている。

請求項９に記載の発明によれば、解体コンクリート塊から回収された粗骨材、細骨材、微粉末、及び高炉スラグ微粉末、石膏微粉末、水を混合してコンクリートが製造される。
即ち、解体コンクリート塊からセメント原料、及びコンクリート原料を回収してコンクリートを製造することができる。このとき、セメントの製造工程を経ることなく、コンクリートを製造するができる。これにより、セメントの保管ヤードが不要になる。また、コンクリートの完全に近いリサイクルが実現できる。

請求項１０に記載の発明に係るコンクリートは、破砕された解体コンクリート塊から、細粒を分離させて回収された粗骨材と、前記細粒から、表面に付着物した微粉を分離させて回収された細骨材と、前記微粉から、質量の異なる骨材粉末を分離させて回収された、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末に、高炉スラグと石膏を加えて製造されたセメントと、水と、を混合したことを特徴としている。

請求項１０に記載の発明によれば、解体コンクリート塊から回収された粗骨材、細骨材、及びセメントに水を混合してコンクリートが製造される。
即ち、解体コンクリート塊から回収されたセメント原料、及びコンクリート原料を利用することで、コンクリートの完全に近いリサイクルが実現できる。

請求項１１に記載の発明に係るコンクリートは、請求項９に記載のコンクリートにおいて、前記コンクリートには、普通ポルトランドセメントが更に混合されていることを特徴としている。
これにより、微粉末のアルカリ活性成分量が少量であったとしても、また、微粉末のアルカリ活性が不安定であったとしても、再生されるコンクリートの品質が安定する。

請求項１２に記載の発明に係るコンクリートは、請求項１０に記載のコンクリートにおいて、前記セメントには、普通ポルトランドセメントが更に混合されていることを特徴としている。
これにより、微粉末のアルカリ活性成分量が少量であったとしても、また、微粉末のアルカリ活性が不安定であったとしても、再生されるセメントの品質が安定し、ひいては再生されるコンクリートの品質が安定する。

本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート製造方法の手順を示すフロー図である。 本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート製造方法の具体的な処理内容を示すフロー図である。 本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート製造方法で使用する遊星ミル処理装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る遊星ミル処理装置の構造を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る遊星ミル処理装置におけるすりもみ作用を説明する概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係るコンクリート製造方法で使用する遠心式分級機の構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る遠心式分級機の作用を示す断面図である。

（第１の実施の形態）

第１の実施の形態に係るコンクリートの製造方法は、図１及び図２に示す手順で実行される。ここに、図１はコンクリート製造方法の手順を示すフロー図であり、図２は、各工程の処理手段を追記したフロー図である。

先ず、第１分離工程１００を実行する。
第１分離工程１００は、径が４０ｍｍ以下に破砕された解体コンクリート塊９８を粉砕し、粒径５ｍｍ以上の粗骨材１６と、粒径５ｍｍ未満の解体コンクリート細粒（以下、細粒と記す。）１４に分離して、それぞれを回収する。

解体コンクリート塊９８の粉砕は、例えば、公知の竪型偏心ロータ式再生粗骨材製造装置（以下、偏心ロータ式製造装置と記す。）８を用いて実行するのがよい。偏心ロータ式製造装置８は、図示は省略するが、投入された解体コンクリート塊９８を、すりもみ処理を行いながら破砕する。粉砕された解体コンクリート塊９８は、粗骨材１６と細粒１４に篩い分けされ、それぞれが回収される。回収された粗骨材１６は、粒径５ｍｍ以上の適切な大きさに粉砕されており、再度粗骨材１６として再生利用が可能となる。回収された細粒１４は、後述の工程で更に処理される。

また、第１分離工程１００で偏心ロータ式製造装置８を用いることにより、コンクリート塊９８を、加熱工程を経ずに破砕することができるため、破砕処理時の二酸化炭素の発生量を削減できる。

次に、第２分離工程１０２を実行する。
第２分離工程１０２は、第１分離工程１００で分離された直径５ｍｍ未満の細粒１４を、粒径０．６ｍｍを超える細骨材２０と、粒径０．６ｍｍ以下の微粉１８に分離して、それぞれを回収する。

具体的には、遊星ミル型解体コンクリート細粒処理装置（以下、遊星ミル型処理装置と記す。）１０を用いて、細骨材２０と、細骨材２０の表面に付着した微粉１８を分離させる。これにより、細骨材２０が、再度細骨材２０として利用が可能となる。回収された微粉１８は、後述の工程で更に処理される。

ここで、遊星ミル型処理装置１０について説明する。
遊星ミル型処理装置１０は、図３の断面図に示すように、上部に細粒供給部２２を有している。細粒供給部２２は、細粒供給口２２Ｅから投入された細粒１４を、細粒供給部２２の下方に設けられた遊星ミル３６に供給する。

細粒供給部２２は、細粒供給口２２Ｅから投入された細粒１４を、遊星ミル３６の投入口３６Ｅまで搬送する搬送路２２Ｐを有している。搬送路２２Ｐの内部には、細粒１４を横方向に移動させ、投入口３６Ｅまで連続して搬送するスパイラルブレード２２Ｂが設けられている。スパイラルブレード２２Ｂは、中心軸の周囲に羽根をスパイラル状に取り付けた構成とされ、中心軸の回転によりスパイラルブレード２２Ｂが回転する。搬送路２２Ｐの一方の端部には、中心軸を回転させるモータ２２Ｍが設けられている。

遊星ミル３６は、公転軸４２の回りに回転するミル本体３８を有し、ミル本体３８で細粒１４が処理される。ここに、公転軸４２は、遊星ミル３６の中心部に鉛直に設けられ、公転軸４２の上部には公転アーム３９が固定されている。公転アーム３９には、筒状のミルポット４０が自転軸を鉛直にして複数取付けられ、公転アーム３９と一体となって公転軸４２の回りを回転する。

ミルポット４０は、外周面に設けられたボールベアリング４１を介して、公転アーム３９に、回転自在に取付けられている。ミルポット４０は、公転しながらミルポット４０の、それぞれの中心軸回りに自転できる。

公転軸４２の下部には、公転軸４２を軸支する公転軸受台４４が設けられ、公転軸受台４４から下方に突き出された公転軸４２の下端部には、プーリ４６が設けられている。プーリ４６には、図示しない電動機からの動力が伝達され、公転軸４２を回転させる。
公転軸４２の上方には、細粒１４が投入される投入口３６Ｅが、上方に開口して設けられ、スパイラルブレード２２Ｂで搬送された細粒１４が、投入口３６Ｅから投入される。

投入口３６Ｅの下部には、投入口３６Ｅを中心に放射状に分岐された分岐管３６Ｔが設けられ、分岐管３６Ｔの先端は、ミルポット４０の上部に設けられた分岐管挿入口４０Ｈに挿入されている。

投入口３６Ｅと分岐管３６Ｔは、公転軸４２と一体となって回転し、投入口３６Ｅに投入された細粒１４は、遠心力で径方向に搬送されて、それぞれのミルポット４０の内部に上部から投入される。
公転軸４２の外周面を囲む、公転アーム３９の取付け位置と公転軸受台４４の取付け位置の間には、弾性体４９が設けられている。

弾性体４９は内圧の調整が可能な空気入りタイヤで形成され、公転軸４２から所定距離だけ離れて公転軸４２を囲み、公転軸４２が回転しても弾性体４９は回転しない構成とされている。弾性体４９の外周面は、ミルポット４０の外周面４０Ｆに圧着されている。

これにより、公転軸４２の回転によりミルポット４０が公転したとき、ミルポット４０の外周面４０Ｆが弾性体４９により拘束作用を受けるため、外周面４０Ｆの位置では公転が制限される。この結果、ミルポット４０には、ミルポット４０自体の中心軸回りの回転力が発生する。この回転力により、ミルポット４０は公転しながら自転する。

この結果、図４のミルポット４０の平面図に示すように、例えば、ミル本体３８が矢印Ｒ１の方向に公転しているとき、ミルポット４０は、ミル本体３８と共に矢印Ｒ１の向きに公転しながら、それぞれ矢印Ｒ２の向きに自転する。このとき、ミルポット４０の内部には、公転軸４２の径方向に大きな遠心力Ｆが発生する。これにより、ミルポット４０の内部に投入された細粒１４は、遠心力Ｆにより公転軸４２の径方向に集められ、細粒１４同士が遠心力Ｆを受けた状態ですり合わされる。

即ち、ミルポット４０の内部では、遠心力Ｆを受けた細粒１４同士のすりもみ作用により、図５（Ａ）〜（Ｅ）に示す手順に従って、細骨材２０の表面に付着していた微粉１８が順次分離される。これにより、微粉１８が付着していない細骨材２０を回収できる。

なお、遊星ミル３６の構造から、自転方向を公転方向と反対方法に回転させることも可能である。しかし、自転方向と公転方向を反対方向とした場合には、ミルポット４０の内部に投入された細粒１４は、ミルポット４０の内部で飛翔を開始するようになる。

この結果、すりもみ作用というよりも衝突の方が顕著になり、飛翔しながら細粒１４同士が互いに衝突し、粉砕されてしまい、細骨材２０の回収量が減少する。
一方、自転方向と公転方向を同じ方向とした場合、細粒１４とミルポット４０の内壁面との相対速度が小さくなるため、細粒１４が互いに同方向に回転する。この結果、細粒１４同士が遠心力で押し合いながらすりもみ作用が促進され、細骨材２０の表面から微粉１８が分離される。

ミルポット４０の底面には再生された細骨材２０の取出口５０が設けられ、取出口５０の下方には細骨材２０を回収する細骨材回収部５２が設けられている。また、細骨材回収部５２の下方には、細骨材２０の回収コンベア５４が設けられ、再生された細骨材２０を出荷場所に搬送する。

また、遊星ミル３６の外部には、気体循環用のダクト５６が設けられている。ダクト５６の一端は細粒供給部２２に接続され、他端は細骨材回収部５２に接続されている。ダクト５６には、投入口３６Ｅ、ミルポット４０、細骨材回収部５２、及びダクト５６の順に気体を循環させる送風装置５８が設けられている。
ダクト５６には、微粉１８を捕捉して回収する微粉回収装置６０と、気体中の水分を除去する水分除去装置６２が設けられている。

これにより、送風装置５８から投入口３６Ｅを介してミルポット４０に気体Ｗ１を送り、ミルポット４０を通過させた気体Ｗ１と一緒に、微粉１８をミルポット４０からダクト５６へ排出させる。

そして、微粉回収装置６０に設けられたバグフィルター６１で、細骨材２０の表面から分離された微粉１８を捕捉する。捕捉された微粉１８は、バグフィルター６１に機械振動を加えて、微粉回収部６０Ｋに落下させて回収される。なお、バグフィルター６１の上流側に、サイクロン式の微粉集塵機構を設けてもよい。また、細骨材２０と微粉１８を分離する時に発生する水分を、水分除去装置６２で除去するのが望ましい。

これにより、微粉１８と細骨材２０の再付着が防げ、すりもみ作用で、細骨材２０の表面から新たな微粉１８を順次分離させることができる。
このとき回収された微粉１８には、後述する粒度分布に適合し、セメント硬化体由来成分を多く含む微粉末２４と、骨材成分を多く含む骨材粉末２６が混合している。このため、後述する方法で微粉１８を分級することにより、セメント原料（微粉末）２４が得られる。

なお、遊星ミル型処理装置１０は、気体Ｗ１の循環通路を密閉構造としている。即ち、部材の接合部にはシール材１１４、１１６、１１８が用いられ、開口部には、シール部材１２４、１２６でシールされた遮蔽板１２０、１２２が設けられている。これにより、アルカリ性となった微粉１８を、中性化することなく回収できる。
気体Ｗ１としては、微粉１８の中性化を防止するため、二酸化炭素の含有量を減少させた空気の他に、例えば窒素ガス等の不活性ガスを用いるのが望ましい。

次に、第３分離工程１０４を実行する。
第３分離工程１０４は、第２分離工程１０２で回収された微粉１８を、セメント硬化体由来成分を多く含む微粉末２４と、骨材成分を多く含む骨材粉末２６に分離して回収する。分離と回収は、遠心式風力分級装置（以下、遠心式分級装置と記す。）１２を用いて、微粉末２４と骨材粉末２６の質量の違いを利用して行われる。これにより、微粉末２４のセメント原料としての利用が可能となる。

ここで、遠心式分級装置１２について説明する。
遠心式分級装置１２は、図６の断面図に示すように、中央部に密閉された筒体１７を備えた分級装置本体２８を有している。筒体１７は、中心線を鉛直方向に向けた円筒状とされ、上部と下部の円筒体をつなぐ中間部が、上下方向から円錐状にくびれて径が細くされている。分級は筒体１７の上部で行われ、分級される微粉１８は、筒体１７の横に配置された微粉供給部３０から、筒体１７の内部の中間部に供給される。

微粉供給部３０は、投入口３０Ａから投入された微粉１８を一時貯蔵すると共に、所定量を供給口６４から筒体１７へ供給する。筒体１７への微粉１８の供給は、微粉供給部３０の下部に設けられたスパイラル羽根６３により行われる。スパイラル羽根６３の回転により、微粉１８が供給口６４を経て微粉供給管６５へ送り出され、微粉供給管６５の先端６８から筒体１７の内部に供給される。

微粉供給部３０は密閉構造とされており、大気中の二酸化炭素と微粉１８との反応が抑制されている。また、後述するように、遠心式分級装置１２の全体が密閉構造とされており、分級された微粉末２４や骨材粉末２６も、大気中の二酸化炭素との反応が抑制されている。

微粉供給管６５は、分級装置本体２８の側壁を貫通して先端が内部に挿入され、円錐体とされた中央部の最もくびれた位置よりやや下方に、粉末供給口６８を上方に向けて開口されている。微粉供給管６５の他端は供給口６４と接続され、微粉１８が微粉供給部３０から供給される。また、微粉供給管６５は、ダクト３３と粉末圧送部７６で接続され、ダクト３３の内部を矢印Ｐの方向に循環する循環気体Ｐで、微粉１８に圧力を加えている。これにより、粉末供給口６８から、上方（円錐体の最もくびれた位置）に向けて、微粉１８を吹き出すことができる。

粉末供給口６８は、筒体１７のほぼ中央に配置されており、粉末供給口６８を囲む筒体１７の側壁には、吐出口６７が設けられている。吐出口６７は、筒体１７の側壁から拡散気流を吹き出して、筒体１７の内部に供給された微粉１８を筒体１７の上部に移動させ、筒体１７の上部で拡散させる。

分級装置本体２８の下部には、筒体１７の一部を構成し、落下する骨材粉末２６を回収する粉末捕集容器６６が着脱可能に取り付けられている。
筒体１７の上方には、分級ロータ３２が設けられている。分級ロータ３２は、鉛直方向に設けられた回転軸の軸心であるｙ軸回りに回転し、筒体１７の内部に拡散された微粉１８に水平方向の遠心力を付与する。分級ロータ３２はモータ７０で回転力が与えられる。

次に、分級ロータ３２の構造、作用を説明する。
分級ロータ３２は、図７（Ａ）の鉛直断面、及び図７（Ｂ）の水平断面に示すように、平板状の羽根７２が放射状に並べられた羽根車を有しており、羽根７２は、上側板７３と下側板７４の間に同心円状に固定されている。

分級ロータ３２は、所定の回転数で矢印Ａの方向に回転させられ、拡散された微粉１８に遠心力Ｆを付与する。遠心力Ｆを付与された微粉１８は、分級ロータ２０から遠ざかる方向に移動する。微粉１８には、黒丸で示す骨材粉末２６と、白丸で示すコンクリート由来粉末（微粉末）２４が混在している。

分級ロータ２０の下側板７４には、分級ロータ３２と軸心であるｙ軸を一致させた微粉吸引管７８が設けられている。微粉吸引管７８の吸引口７９は、下側板７４の下方から挿入され、上方に向けて開口している。これにより、吸引口７９から吸引される吸引気流で、微粉１８に吸引口７９に向かう力である向心力（吸引力）Ｒを与えることができる。

ここに、微粉１８が受ける遠心力Ｆは（１）式で求められ、向心力Ｒは（２）式で求められる。

ここに、使用された記号の意味は下記である。

遠心力Ｆと向心力Ｒが等しくなる粒子径Ｄｐを分級径とする。粒子径Ｄｐが分級径以上の粉末（大部分は骨材粉末２６が占めているため、以後骨材粉末２６と記す。）は、遠心力Ｆが向心力Ｒより大きくなるため分級ロータ２０の外に移動した後、自然落下する。この自然落下した骨材粉末２６は、骨材粉末捕集容器６６で回収される。

一方、粒子径Ｄｐが分級径以下の粉末（大部分は微粉末２４が占めているため、以後微粉末２４と記す。）は、向心力Ｒが遠心力Ｆより大きくなり、微粉吸引管７８から吸引される。この吸引された微粉末２４は、微粉末回収容器７７で回収される。

なお、粒子径Ｄｐが同じであっても、粒子の密度が異なれば遠心力Ｆが異なる。例えば、骨材粉末２６の密度は約２．６ｇ／ｃｍ_３であり、微粉末２４の密度は約２．２ｇ／ｃｍ_３である。即ち、骨材粉末２６の密度が微粉末２４の密度より大きいため、粒子径Ｄｐが同じ場合には、骨材粉末２６の遠心力Ｆがセメント硬化体粉末２４の遠心力Ｆより大きくなる。

この密度の違いにより、篩やフィルターによる分別と異なり、同じ粒径の微粉１８を、セメント硬化体由来成分を多く含む微粉末２４と、骨材成分を多く含む骨材粉末２６に分級することができる。

更に、図６に示すように、分級装置本体２８の外部には、ダクト３３、３４、３５が設けられ、微粉吸引部７８、微粉末２４を回収するサイクロン式の微粉末回収容器７７、バグフィルター６１、微粉圧送部７６の順に連結されている。ダクト３３、３４とダクト３５の間には、送風機３２が設けられており、密閉した状態でダクト３３、３４、３５の内部と分級装置本体２８の内部に気体を循環させることができる。

これにより、送風機７５は、吸引気流で、微粉吸引部７８から微粉２４を吸引し、サイクロン式の微粉末回収容器７７に回収する。また、ダクト３３からの吐出気流で、粉末圧送部７６を介して微粉供給管６５から、微粉１８を分級部本体２８の内部に上方に向けて供給する。同時に、ダクト３４からの吐出気流で、微粉１８を拡散させる。

遠心式分級装置１２は密閉構成とされており、ダクト内の気体が空気の場合、分級開始初期には、ダクト内に密閉された空気中の二酸化炭素が、微粉１８中に含まれる水酸化カルシウムと反応して減少する。二酸化炭素を減少させた空気を継続して循環させることで、セメントによりアルカリ性となった微粉１８を、以後中性化させることなく、アルカリ性を保持したまま回収できる。

なお、分級に用いる気体として、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性気体を用いてもよい。この場合にも、微粉１８中に含まれる水酸化カルシウムの含有量を、好ましい範囲に維持することができる。

次に、セメント製造工程１０６を実行する。
セメント製造工程１０６は、回収された微粉末２４に、例えば、高炉スラグ８０と石膏８２を所定量だけ加えて、セメント製造装置４８で粉砕し、混合してセメント８４を製造する。これにより、セメント８４を再生することができる。

なお、微粉末２４の回収は、セメント８４としての利用に適した状態で回収するのが望ましい。例えば、微粉末２４の粒径が、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、かつ、ＣａＯとＳｉＯ_２とを、質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が０．６以上３．０以下の割合で含む場合が望ましい。

これにより、セメント硬化体由来成分と水酸化カルシウムの含有量が、セメント水和物に近いものとなり、含有量も安定したものとなるため、コンクリート組成物として好適に用いることができる。

なお、累積５０％粒径が１０μｍを超える粉末の場合、細骨材２０などの骨材成分を多く含むことになり、好ましくない。累積５０％粒径は、好ましくは１０μｍ以下であり、より好ましくは、８μｍ以下である。但し、粒径が１μｍ以下の微粉末２４の含有量が多くなり過ぎた場合には、粉末の凝集が生じやすくなるなどハンドリング性が低下するため、累積５０％粒径の下限値は１μｍ程度であることが好ましい。

また、累積９０％粒径が２０μｍ以下であるとも望ましい。これは、粒径２０μｍ以上の粉末の含有量が１０％以下であることを示すが、累積５０％粒径、即ち、平均的な粒径が１０μｍ以下であっても、２０μｍ以上の比較的大きな粒径の粒子を多く含有する場合には、セメント組成物の形成に寄与しない骨材粉滅２６の含有量が増えることになり、本発明の優れた効果を発現しない懸念がある。

また、セメント製造工程１０６において、図示しない普通ポルトランドセメントを更に混合してもよい。これにより、微粉末２４のアルカリ活性成分量が少量であったとしても、また、微粉末２４のアルカリ活性が不安定であったとしても、再生されるセメント８４の品質が安定する。

最後に、コンクリート製造工程１０８について説明する。
コンクリート製造工程１０８は、上述した工程で回収されたセメント８４、粗骨材１６、及び細骨材２０に、水１１０を混合してコンクリート８８を製造する。

即ち、解体コンクリート塊９８から回収された、セメント８４、粗骨材１６、細骨材２０に水１１０を混合させてコンクリート８８を製造する。これにより、コンクリート８８の大部分を解体コンクリート塊９８から再生利用することができ、コンクリートの完全に近いリサイクルが実現できる。なお、再生されたコンクリート８８には、再生粗骨材１６を含有しないものも包含される。

なお、解体コンクリート塊９８は、一般的なコンクリート構造物由来の物のみでなく、原子力発電所を解体した解体コンクリートのうち、非放射化コンクリート由来の物であってもよい。これにより、解体コンクリート塊９８の処理から、コンクリート８８の製造に至る一連の工程を、原子力発電所の敷地内で、クローズして実行できる。

また、コンクリート製造工程１０８において、図示しないフライアッシュを更に混合してもよい。これにより、ポゾラン反応が長期間継続するため、セメントを混入しただけの場合と比較して長期強度が増進し、耐久性に富んだ構造物が構築できる。更に、乾燥収縮量が減少する。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施の形態で説明したコンクリートの製造方法において、セメント製造工程１０６を実行しないで、コンクリート８８を製造する方法である。
具体的には、解体コンクリート塊９８から回収された粗骨材１６、細骨材２０、及び微粉末２４に、直接、高炉スラグ微粉末８０、石膏微粉末８２、及び水１１０を加えて混合し、コンクリート８８を製造する。

このとき、コンクリート８８の原料の混合割合は、製造すべきコンクリート８８の使用目的に応じて調整すればよい。
また、コンクリート製造工程１０８において、図示しない普通ポルトランドセメントを更に混合してもよい。これにより、微粉末２４のアルカリ活性成分量が少量であったとしても、また、微粉末２４のアルカリ活性が不安定であったとしても、再生されるコンクリート８８の品質が安定する。
これにより、セメント８４の製造の手間、セメント８４の貯蔵場所等が不要となる。他の工程は、既に説明した第１の実施の形態と同一であり、説明は省略する。

１０ 遊星ミル型処理装置
１２ 遠心式分級装置
１４ 細粒
１６ 粗骨材
１８ 微粉
２０ 細骨材
２４ 微粉末
２６ 骨材微粉
８０ 高炉スラグ（高炉スラグ微粉末）
８２ 石膏（石膏微粉末）
８４ セメント
８６ 水
８８ コンクリート
９８ 解体コンクリート塊
１００ 第１分離工程
１０２ 第２分離工程
１０４ 第３分離工程

Claims (12)

1. 解体コンクリート塊を、粗骨材と細粒に分離する第１分離工程と、
   前記細粒を、細骨材と微粉に分離する第２分離工程と、
   前記微粉を、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、それ以外の骨材粉末に分離する第３分離工程と、
   前記粗骨材、前記細骨材及び前記微粉末に、高炉スラグ微粉末、石膏微粉末及び水を混合してコンクリートを製造する工程と、
   を有するコンクリートの製造方法。
2. 解体コンクリート塊を、粗骨材と細粒に分離する第１分離工程と、
   前記細粒を、細骨材と微粉に分離する第２分離工程と、
   前記微粉を、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、それ以外の骨材粉末に分離する第３分離工程と、
   前記微粉末に高炉スラグ及び石膏を加えてセメントを製造する工程と、
   前記セメントに、前記粗骨材、前記細骨材、及び水を混合してコンクリートを製造する工程と、
   を有するコンクリートの製造方法。
3. 前記コンクリートを製造する工程においては、普通ポルトランドセメントが更に混合されている請求項１に記載のコンクリートの製造方法。
4. 前記セメントを製造する工程においては、普通ポルトランドセメントが更に混合されている請求項２に記載のコンクリートの製造方法。
5. 前記第２分離工程は、遊星ミル型処理装置を用いて前記細粒を、粒径が０．６ｍｍ以上の前記細骨材と、粒径が０．６ｍｍ未満の前記微粉に分離し、
   前記第３分離工程は、遠心式分級装置を用いて、前記微粉を累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、それ以外の骨材粉末に分離する請求項１〜４のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。
6. 前記微粉末には、ＣａＯとＳｉＯ２が質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）で０．６以上３．０以下の割合で含まれている請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。
7. 前記第２分離工程及び前記第３分離工程は、不活性ガス雰囲気下、又は二酸化炭素遮断雰囲気下で行なわれる請求項１〜６のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。
8. 前記解体コンクリート塊が、原子力発電所の解体コンクリートのうち、非放射化コンクリートを解体したコンクリート塊である請求項１〜７のいずれか１項に記載のコンクリートの製造方法。
9. 破砕された解体コンクリート塊から、細粒を分離させて回収された粗骨材と、
   前記細粒から、表面に付着した微粉を分離させて回収された細骨材と、
   前記微粉から、質量の異なる骨材粉末を分離させて回収された、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末と、
   高炉スラグ微粉末と、
   石膏微粉末と、
   水と、
   を混合したコンクリート。
10. 破砕された解体コンクリート塊から、細粒を分離させて回収された粗骨材と、
    前記細粒から、表面に付着物した微粉を分離させて回収された細骨材と、
    前記微粉から、質量の異なる骨材粉末を分離させて回収された、累積５０％粒径が１０μｍ以下であり、且つ、累積９０％粒径が２０μｍ以下の微粉末に、高炉スラグと石膏を加えて製造されたセメントと、
    水と、
    を混合したコンクリート。
11. 前記コンクリートには、普通ポルトランドセメントが更に混合されている請求項９に記載のコンクリート。
12. 前記セメントには、普通ポルトランドセメントが更に混合されている請求項１０に記載のコンクリート。

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